CN105580295A - 多波长分布式拉曼放大设置 - Google Patents

Abstract

本文提出了在分布式拉曼放大配置中设置多个拉曼泵浦波长的功率水平的技术。在第一节点处的受控光源打开和第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第二节点处的第一接收功率测量。在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤区段的情况下获得第二节点处的第二接收功率测量。基于目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得总功率的相应的比率，每个比率被用于多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器。

Description

多波长分布式拉曼放大设置

技术领域

本公开涉及用于光纤通信的拉曼(Raman)放大。

背景技术

分布式拉曼放大是对通过以适当波长注入强光功率(称作“泵浦(pump)”)来实现光纤中的放大增益有用的技术。它通常采用多波长光泵浦源，从而实现适于密集波分复用(DWDM)应用的广谱光放大。光泵浦源需要被设置为适当功率水平(针对单一波长的光泵浦或多个波长的每一个波长的光泵浦，功率水平是非平衡的)，从而实现期望的增益水平、增益平坦度、和增益倾斜。

附图说明

图1是示出光纤区段和该区段一端处的拉曼放大器的框图，该拉曼放大器被配置为执行本文所提出的多波长分布式拉曼放大设置技术。

图2是描绘根据本文所提出的拉曼放大设置技术执行的测量操作的流程图。

图3是示出从图2的操作中做出的测量中执行的计算的流程图。

图4A-4D是用图表描绘根据本文所呈现的拉曼放大设置技术的使用存储的查找表来确定相应的拉曼泵浦激光器的单独功率比的图示。

具体实施方式

概述

本文提出了在分布式拉曼放大配置中设置多个拉曼泵浦波长的功率水平的技术。针对耦合在第一节点与第二节点之间的光纤区段，在第一节点处的受控光源打开和第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第二节点处的第一接收功率测量。在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将相应的多波长的光拉曼泵浦功率注入至光纤区段的情况下获得第二节点处的第二接收功率测量。基于第一接收功率测量和第二接收功率测量来计算参考拉曼增益。基于参考拉曼增益、目标拉曼增益、和由被用来获得第二接收功率测量的多个拉曼泵浦激光器使用的相应的参考功率水平之和来计算多个拉曼泵浦激光器完成光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率。基于目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得总功率的相应的比率，每个比率被用于多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器。多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率根据它的总功率的相应的比率被设置。

示例实施例

在使用分布式拉曼放大(DRA)技术的光纤网络中，通过使用拉曼泵浦激光器以适当波长注入强光功率来实现部署的光纤中的光增益。多波长光源被用来实现适于密集波分复用(DWDM)应用的广谱拉曼放大。

本文提出了确定拉曼泵浦激光器的适当功率从而实现光纤区段中期望的增益水平和增益倾斜的技术。这些技术不要求预先知道将要被放大的光纤区域的类型和特性。

现在参考图1。图1示出了与在第一节点30和第二节点40之间扩展的一段光纤20相关的系统10。在图1中示出的示例中，第一节点被认为是在光纤20的输入端或发送端处，并且第二节点40被认为是在输出端或接收端处。光信号从第一节点30经由光纤20被发送至第二节点40。

在第一节点30处，存在受控光源32、调制器33、控制器34、存储器36、和网络接口单元38。受控光源32可以是单一波长受控光源、输出多个光波长的信道梳的密集波分复用(DWDM)受控光源、或输出要求放大的波长范围中的光信号的宽带光源。掺铒光纤放大器(EDFA)对生成宽带光信号是有用的，并且可以被用作受控光源32。调制器33是调制具有数据的光信号(将从第一节点30经由光纤20被发送至第二节点40)的光调制器。一般而言，调制器33可以位于节点40之前的一系列类似节点之前或之后。

控制器34可以是微处理器或微控制器。在一个示例中，控制器34是执行存储在存储器26中的软件指令的微处理器。例如，存储器36存储从属设置控制软件39。网络接口38经由网络50(例如，互联网协议(IP)或其他层3网络)使能与第二节点40或下面将描述的控制器实体的网络通信。

第二节点40包括拉曼放大器41，该拉曼放大器41包括多波长拉曼泵浦42和光电二极管43。多波长拉曼泵浦42包括多个拉曼泵浦激光器，例如，表示为L₁、L₂、L₃、和L₄的四个激光器。应当理解的是拉曼泵浦42可以具有少于或多于四个泵浦激光器的泵浦激光器，并且该四个激光器仅是示例。多波长拉曼泵浦42将拉曼泵浦功率根据所提供的拉曼泵浦激光器的数量以多个波长注入光纤20。单一光电二极管(PD)43被用来在第二节点40处通过抽头耦合器(为了简洁起见在图中未示出)测量来自第一节点30的光信号功率。光电二极管43可以是宽带光电二极管，并且可以测量很宽的波长范围内的光信号的电平。

第二节点40还包括控制器44、存储器46、和网络接口单元48。例如，控制器44是微处理器或微控制器，并且执行存储在存储器46中的软件。例如，存储器46存储主设置控制软件49，控制器44执行该主设置控制软件49从而控制本文所描述的设置过程。网络接口单元48代表第二节点40来使能网络通信。第二节点40中还存在解调器，但是为了简洁起见在图1中未示出该解调器。

第一节点30和第二节点40可以各自通过网络50参与控制平面通信。此外，网络50可以是基于IP的网络，并且意味着包括局域网和广域网。

应当理解的是，实际部署的光纤网络具有通过光纤互相连接的多个节点。存在可以使用分布式拉曼放大并且采用本文所提出的技术的多个光纤区段。此外，图1中示出的第一节点和第二节点可以包括附加组件，但是因为这些组件不涉及或不参与本文所呈现的拉曼放大设置技术，为了简洁起见未示出这些组件。

提供了在光纤网络中执行管理功能的管理控制器60。管理控制器60通过网络50的方式与光纤网络中的所有节点进行通信。管理控制器60可以是计算装置，例如，运行在数据中心中的刀片式服务器或云应用。图1示出了管理控制器60，该管理控制器60包括处理器(或多个处理器)62、存储器64、和网络接口单元66。网络接口单元66通过网络50使能与第一节点30和第二节点40的网络通信。处理器62执行存储在存储器64中的设置控制软件68从而执行一个或多个下面将描述的操作(拉曼设置过程的一部分)。

第一节点30中的存储器36、第二节点40中的存储器46、和管理控制器60中的存储器64可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质设备、光存储介质设备、闪存设备、电、光、或其他物理/有形存储器存储设备。通常，这些存储器可以包括被编码有软件的一个或多个有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，该软件包括计算机可读指令并且当软件指令由处理器(例如，相应地由控制器34、控制器44、和处理器64)执行时，处理器可操作以执行本文所描述的操作。即，第二节点的控制器44可操作以获得第一接收功率测量、第二接收功率测量、和噪声测量(如下面将描述的)，并且控制器44或管理控制器60中的处理器62可操作以执行下面将描述的计算，从而生成用于第二节点40处的拉曼泵浦激光器的功率比率。

本文所提出的拉曼设置过程可以通过管理控制器60中的设置控制软件68或通过第二节点40中的主设置控制软件49来调用。下面将更详细地描述拉曼设置过程的调用。(生成先验(priori)的)查找表的数据与主设置控制软件49一起被存储在第二节点40处的存储器46中和/或与设置控制软件68一起被存储在管理控制器60的存储器64中。如下面将解释的，查找表数据将目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜映射至被用于多个拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄中的每一个拉曼泵浦激光器的总功率的比率。

本文所提出的拉曼设置过程的目标是针对第二节点40的多波长拉曼泵浦41中的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄分别确定功率水平设置P^set ₁、P^set ₂、P^set ₃、和P^set ₄。接收功率测量在某些情况下在节点40处被完成，从而导出针对拉曼泵浦激光器的适当功率水平设置以实现第一节点30与第二节点40之间的光纤区段中的期望或目标拉曼增益和期望或目标拉曼增益倾斜。

现在在继续参考图1的情况下参考图2。图2示出了描绘在第二节点40处获得接收功率测量的过程100的操作的流程图。过程100涉及第一节点30处的受控光源32的操作状态(开或关)与第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄的操作状态(开或关)之间的协调。可以由第二节点40或管理控制器60将命令发送至第一节点30以协调受控光源32的激活和去激活与第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄的激活和去激活从而获得如本文所描述的第一接收功率测量、第二接收功率测量、和噪声管理测量。

在110处，第一节点30处的受控光源32被打开，并且第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄被关闭。受控光源32可能已经被打开。在120处，在第一节点30处的受控光源32打开和第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄关闭的情况下在第二节点处(通过PD43的方式)获得第一接收功率测量。第一接收功率测量被表示为P_OFF。

在130处，第一节点30处的受控光源32被关闭，并且第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄被分别打开至参考功率水平P^R ₁、P^R ₂、P^R ₃、和P^R ₄。同样，受控光源32可能已经被关闭。在140处，在拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄打开和受控光源32关闭的情况下(通过PD43)获得第二节40处的噪声功率测量。噪声功率测量被表示为P_ASE。

在150处，第一节点30处的受控光源32被打开(或它已经被打开)，并且第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄被分别打开至参考功率水平P^R ₁、P^R ₂、P^R _3、和P^R ₄。在160处，在第一节点30处的受控光源32打开和第二节点40处的拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄分别打开至参考功率水平P^R ₁、P^R ₂、P^R ₃、和P^R ₄的情况下在第二节点40处(通过PD43)获得第二接收功率测量。第二接收功率测量被表示为P_ON。

操作110/120、130/140、和150/160可以被以任意顺序执行，并且图2中示出的顺序不意味着是限制性的。重要的是，第一接收功率测量、第二接收功率测量、和噪声管理测量在如上所述的受控光源32和拉曼泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄的开/关状态的情况下被获得。即，在第一节点处的受控光源打开和第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第二节点处的第一接收功率测量(P_ON)。在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤区段的情况下获得第二节点处的第二接收功率测量(P_OFF)。此外，在第一节点处的受控光源关闭和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下获得第二节点处的噪声测量(P_ASE)。受控功率源32的功率水平在操作120和150中可以是相同的或不同的；在后一种情况下，在拉曼参考增益评估期间需要考虑功率水平差异。

现在参考图3。图3示出了用于基于第一接收功率测量P_OFF、第二接收功率测量P_ON、和噪声管理测量P_ASE来执行计算和操作的过程200的流程图。在210处，参考拉曼增益G_ref基于P_ON、P_OFF、和P_ASE根据以下公式被计算：

G_ref＝(P_ON-P_ASE)_mW/(P_OFF)_mW

mW中的增益通过计算G_dB＝10xlog₁₀(G_mW)被转换为dB。因此，参考拉曼增益基于第二功率测量与噪声功率测量之间的差异被计算，该差异由第一功率测量来划分。

在220处，实现目标拉曼增益G_tgt所需要的总功率设置点(来自所有泵浦激光器L₁、L₂、L₃、和L₄的功率的总和)基于参考拉曼增益(根据公式其中G_ref在210处如上所述被计算、G_tgt是网络运营商或管理者期望和设置的目标拉曼增益、以及求和是通过在图2的过程中的150处应用的独立拉曼泵浦激光器的参考功率进行的(即，P^R ₁、P^R ₂、P^R ₃、和P^R ₄的求和))被计算。

求和前面的量是以dB为单位的目标拉曼增益G_tgt与以dB为单位的参考拉曼增益G_ref的增益比率。换句话说，总功率设置点通过如下被计算：计算目标拉曼增益与参考拉曼增益的增益比率并且将该增益比率乘以拉曼泵浦激光器的相应的参考功率水平的和。

接着，在230处，使用目标拉曼增益G_tgt和目标增益倾斜T_tgt，参考查找表从而确定总功率设置点P^TGT _tot的比率ρi，该比率ρi被用作相应的拉曼泵浦激光器L_i的功率设置点P^set _i。功率设置P^set _i然后通过将比率ρi乘以220处计算的总功率设置点被计算(即，ρi(G_tgt，T_tgt)xP^TGT _tot)。因此，在230处，多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率根据它相应的总功率设置点P^TGT _tot的比率ρi被设置。

现在参考图4A-4D以进一步解释操作230，并且在该示例中存在四个拉曼泵浦激光器。图4A示出了将目标拉曼增益G_tgt和目标增益倾斜T_tgt映射至第一拉曼泵浦激光器L₁的总功率设置点的比率ρ₁的相应的值的表。图4B示出了将目标拉曼增益G_tgt和目标增益倾斜T_tgt映射至第二拉曼泵浦激光器L₂的总功率设置点的比率ρ₂的相应的值的表。图4C示出了将目标拉曼增益G_tgt和目标增益倾斜T_tgt映射至第三拉曼泵浦激光器L₃的总功率设置点的比率ρ₃的相应的值的表。图4D示出了将目标拉曼增益G_tgt和目标增益倾斜T_tgt映射至第四拉曼泵浦激光器L₄的总功率设置点的比率ρ₄的相应的值的表。

每个查找表包括针对相应的一个拉曼泵浦激光器的不同对/双的拉曼增益G_tgt和拉曼增益倾斜T_tgt的比率值。拉曼增益值沿表的行排列，并且拉曼增益倾斜值沿表的列排列。为了简化起见，图4A-4D的表中仅包括特定示例(下面将描述的)的值，但是应当理解的是，表中存在针对增益值和倾斜值的每一个组合的条目。表中可能提供针对(相比于图4A-4D中所示出的)更广范围的增益值和倾斜值的比率。针对给定(增益和倾斜)双/对从所有四个表获得的比率和为1。一般情况下，从N个表(针对N各拉曼泵浦激光器)获得比率和为1。

目标拉曼增益G_tgt和目标拉曼增益倾斜T_tgt由网络管理者确定为先验(priori)。具体地，目标拉曼增益倾斜T_tgt为0(零)或平的(增益在所有波长中是相同的)，正值(波长越高增益越大)或负值(波长越小增益越大)。通常，但不总是，目标拉曼增益为0，意味着增益在所有波长中是相同的。

考虑其中如由网络管理者/运营商确定/设置的目标拉曼增益是9.0并且目标拉曼增益倾斜是0.0的示例。参考图4A-4D中示出的每一个表以使用(增益，倾斜)双/对(9.0，0.0)来获取相应的拉曼泵浦激光器的比率(如每个表中的圆圈所示出的)。针对(增益，倾斜)双/对(9.0，0.0)的拉曼泵浦激光器1的比率是.229、拉曼泵浦激光器2的比率是.278、拉曼泵浦激光器3的比率是.236、以及拉曼泵浦激光器4的比率是.257。(注意，这四个比率的和为1)。拉曼泵浦激光器1的功率设置P^set ₁是.229x总功率设置点P^TGT _tot、拉曼泵浦激光器2的功率设置P^set ₂是.278x总功率设置点P^TGT _tot、拉曼泵浦激光器3的功率设置P^set ₃是.236x总功率设置点P^TGT _tot、以及拉曼泵浦激光器4的功率设置P^set ₄是.257x总功率设置点P^TGT _tot。

现在返回参考图3。在这个过程的一种使用过程中，参考拉曼增益在应用拉曼泵浦激光器比率之后被重新测量。如果参考拉曼增益不同，则基于新测量的拉曼增益从表获取新比率，并且该过程被重复直到两个测量的参考拉曼增益是相同的(在某一余量范围之内)。具体地，在240处，在设置多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率之后，(在拉曼泵浦激光器打开至230处的功率设置和受控光源打开的情况下)(图2的)操作150和160被重复以获得新第二接收功率测量。然后，在250处，基于新第二接收功率测量以及旧的或先前获得的第一接收功率测量和噪声测量来计算新参考拉曼增益。在260处，将新参考拉曼增益与在设置多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的参考拉曼增益进行比较。如果新参考拉曼增益不同于在设置多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的参考拉曼增益，则基于新参考拉曼增益获得新比率，并且基于该新比率设置多个拉曼泵浦激光器的功率。240处的重复第二接收功率测量、250处的计算新参考拉曼增益、和260处的将新参考拉曼增益与先前参考拉曼增益(先前迭代处计算的)进行比较的进一步迭代被做出，直到新参考拉曼增益在预定余量范围之内等于先前迭代处的参考拉曼增益。因此，当新参考拉曼等于先前参考拉曼增益时，过程如所指示的在270处结束。

上述结合图3和图4A-4D所描述的计算可以在第二节点40处或管理控制器60处(如图1所示出的)通过使用驻留在这些实体处的处理器资源被执行。

下面总结图2和图3的流程图。针对耦合在第一节点与第二节点之间的光纤区段，在第一节点处的受控光源打开和第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第二节点处的第一接收功率测量。在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤区段的情况下获得第二节点处的第二接收功率测量。基于第一接收功率测量和第二接收功率测量来计算参考拉曼增益。基于参考拉曼增益、目标拉曼增益、和为了获得第二接收功率测量由多个拉曼泵浦激光器使用的相应的参考功率水平之和来计算多个拉曼泵浦激光器实现光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率。基于目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得相应的总功率的比率，每个比率被用于多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器。如上面结合图4A-4B所解释的，通过从存储的数据(例如，查找表)(该存储的数据映射每个相应的拉曼泵浦激光器的目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜)获取比率来获得相应的比率。多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率根据其相应的总功率的比率被设置。

参考拉曼增益的计算还可以是基于在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下做出的噪声测量的。考虑噪声测量，参考拉曼增益的计算还是基于第一接收功率测量与噪声测量之间的差异的，该差异由第二接收功率测量来划分。

拉曼放大操作被绑定至网络区段中使用的特定类型的光纤。这基本不受光纤网络设备厂商的控制。本文所提出的拉曼放大设置技术不要求光纤类型或光纤特性(例如，衰减或路径面板损失)的任何知识。设置过程中仅主要地涉及拉曼放大器(其通常包括光电二极管)，过程仅涉及围绕在放大的光纤区段周围的硬件组件。来自拉曼放大器的区段的另一端的受控光源可以是任意类型的光源(只要它在放大的波长范围之内操作)。此外，与EDFA相关联的放大的自发辐射(ASE)噪声可以作为受控光源，并且由于EDFA在光学系统中通常作为增强器存在，这是非常有用的。

有关这些技术的背景和理论

本文所提出的设置过程背后的基本原理是(针对最小波动的)拉曼增益和拉曼倾斜在适当近似的情况下仅取决于泵浦比率设置

$(\frac{P_1}{P_{tot}},\frac{P_2}{P_{tot}},\frac{P_3}{P_{tot}},\frac{P_4}{P_{tot}})$

而不管光纤类型。这个假设已经从下面详细描述的一组仿真实验中导出。

1.跨越整个C波段并且具有多个波长泵浦的信道梳的拉曼增益在不同泵浦设置点和不同光纤类型的情况下被仿真。

2.从这些仿真，增益、倾斜、波动、和噪声指数被评估以获得相应的(p₁，p₂，p₃，p₄)→(g，t，r，n)。

3.量ρi＝P_i/P_tot，其中P_tot＝∑P_i被引入。

4.关系(g，t)→(p₁，p₂，p₃，p₄)经过合理的/适当的近似已经被认为是独立于该光纤类型。

仿真实验在一端具有光源(该光源以1dBm信道功率输出间隔为100GHz的48信道)和另一端具有四个波长拉曼泵浦的光纤区段上运行。使用的区段大约为140km长。拉曼泵浦波长为1423、1434、1455、和1470nm。泵浦功率针对每个波长单独地从0变化至350mW，并且四个不同的量被收集作为单独的泵浦功率水平的函数：

1.作为信道的平均增益(单位dB)的平均开闭拉曼增益G(P₁，P₂，P₃，P₄)。该增益被定义为泵浦打开的情况下的接收到的信道功率与拉曼泵浦关闭的情况下的接收到的信道功率之间的差异(单位dB)。

2.被定义为由频谱带宽相乘的信道开闭增益的线性拟合的斜率的拉曼增益倾斜T(P₁，P₂，P₃，P₄)。

3.信道中的最大噪声指数N(P₁，P₂，P₃，P₄)。

4.被定义为信道增益与线性趋势之间的差异(单位dB)(取最大绝对值)的信道增益波动R(P₁，P₂，P₃，P₄)。

针对一大组光纤类型重复进行上述仿真实验设置，针对相同组合(P₁，P₂，P₃，P₄)获得不同增益、倾斜、噪声指数、和波动。

上面列出的四个量的不同水平从光源角度是由不同光纤的不同有效面积产生的，以及从拉曼泵浦角度是由泵浦区域中不同波长相关损失产生的。在粗略简化的情况下，光纤的有效面积主要影响平均增益，而波长相关损失主要影响增益倾斜。

下一步是反转关系：(P₁，P₂，P₃，P₄)→(G，T)以用于限制最小波动R。换句话说，针对每个(G，T)对/双，选择一组功率水平(P₁，P₂，P₃，P₄)_G，T。在该组的值中，选择提供最小波动的值。仿真结果的插值被用来实现更精细的细节。即，G(P₁，P₂，P₃，P₄)、T(P₁，P₂，P₃，P₄)、N(P₁，P₂，P₃，P₄)、和R(P₁，P₂，P₃，P₄)的插值在仿真实验的8.75mW粒度vs.50mW步的情况下被完成。

因此，P_i＝ρ_i，Rmin(g，t)，i＝1，...4，其中Rmin表示最小波动。相对泵浦功率ρ_i＝P_i/P_tot，其中P_tot＝∑P_i。

这个分析在若干类型的光纤(光纤、增强型大有效面积光纤(eLEAF)、单模光纤(SMF)、真波到达(TWreach)、和真波-RS(TWRS))上被执行。结果然后被平均以获得：

$\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}}_i=mean\{{\mathrm{\ρ}}_i^{Allwave},{\mathrm{\ρ}}_i^{eLEAF},{\mathrm{\ρ}}_i^{SMF},{\mathrm{\ρ}}_i^{TWreach},{\mathrm{\ρ}}_i^{TWRS}\}\\ {\mathrm{\ϵ}}_i=\frac{\max \left\{\max \right\{{\mathrm{\ρ}}_i^{Allwave},{\mathrm{\ρ}}_i^{eLEAF},{\mathrm{\ρ}}_i^{SMF},{\mathrm{\ρ}}_i^{TWreach},{\mathrm{\ρ}}_i^{TWRS}\}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}}_i,{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}}_i-\min \{{\mathrm{\ρ}}_i^{Allwave},{\mathrm{\ρ}}_i^{eLEAF},{\mathrm{\ρ}}_i^{SMF},{\mathrm{\ρ}}_i^{TWreach},{\mathrm{\ρ}}_i^{TWRS}\left\}\right\}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}}_i}\end{array}$

通过估计这些结果的等高线图，发现ε_i＜20％。做出简化的假设，开闭平均收益仅是总功率的函数(针对限制的倾斜范围)。因此，如果可以测量开闭拉曼增益，则实现目标增益倾斜的泵浦比率可以使用根据平均功率比率(作为目标增益和倾斜的函数)以及最小增益波动建立的查找表来估计。

下面是四个比率表的实际示例，每一个比率表针对四个拉曼激光器中相应的一个，表的数据如上所述被生成。此外，如上所述，目标拉曼增益的值在行中排列，并且拉曼增益倾斜的值在列中排列。

表1，拉曼泵浦激光器1的ρ₁。

表2，拉曼泵浦激光器2的ρ₂。

表3，拉曼泵浦激光器3的ρ₃。

表4，拉曼泵浦激光器4的ρ₄。

如上所述，本文所提出的拉曼放大设置技术是自动的。拉曼放大器块可以基于上面所描述的计算结果自动地调整它的激光器的功率。网络管理者不需要记得在每个区段上运行和调整拉曼泵浦。过程可以在后台运行。此外，不需要用测试套件来表征光纤。实际上，甚至没有必要知道光纤(在其上这些技术被使用)的类型或特性。每个光纤具有不同的增益特性，但是这些技术不要求知道这些增益特性来设置拉曼泵浦激光器的功率水平。

为了实现光纤中更广的波长/带宽的光通信，在光纤中需要更多的拉曼泵浦激光器来实现期望的拉曼放大。这些拉曼泵浦设置技术可以被扩展为大于(或小于)4个拉曼泵浦激光器。除了在区段的相对端点上的每个节点处为了处理正常光信号流量已经安装的硬件，不需要附加硬件。

简而言之，提供了一种方法，包括：针对耦合在第一节点与第二节点之间的光纤区段，在第一节点处的受控光源打开和第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第二节点处的第一接收功率测量；在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤区段的情况下获得第二节点处的第二接收功率测量；基于第一接收功率测量和第二接收功率测量来计算参考拉曼增益；基于参考拉曼增益、和由被用来获得第二接收功率测量的多个拉曼泵浦激光器使用的相应的参考功率水平之和，来计算多个拉曼泵浦激光器实现光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率；基于目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得总功率的相应的比率，每个比率被用于多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器；以及根据多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的总功率的相应的比率设置多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率。

同样，提供了装置，包括：拉曼放大器，该拉曼放大器包括多个拉曼泵浦激光器，该多个拉曼泵浦激光器被配置为将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤的第二端从而实现由光纤的第一端处的受控光源输出的光信号的拉曼放大；光电二极管，该光电二极管被配置为在光纤的第二端处检测功率；控制器，该控制器被耦合至光电二极管和拉曼放大器，其中控制器被配置为：在受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第一接收功率测量；在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下获得第二接收功率测量；基于第一接收功率测量和第二接收功率测量来计算参考拉曼增益；基于参考拉曼增益、和由被用来获得第二接收功率测量的多个拉曼泵浦激光器使用的相应的参考功率水平之和，来计算多个拉曼泵浦激光器完成光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率；基于目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得总功率的相应的比率，每个比率被用于多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器；以及根据多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的总功率的相应的比率设置多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率。

此外，提供了被编码有包括计算机可执行指令的一个或多个有形计算机可读存储介质，并且当指令由处理器执行时，处理器可操作以：针对耦合在第一节点与第二节点之间的光纤区段，在第一节点处的受控光源打开和第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第二节点处的第一接收功率测量；在第一节点处的受控光源打开和多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤区段的情况下获得第二节点处的第二接收功率测量；基于第一接收功率测量和第二接收功率测量来计算参考拉曼增益；基于参考拉曼增益、和由被用来获得第二接收功率测量的多个拉曼泵浦激光器使用的相应的参考功率水平之和，来计算多个拉曼泵浦激光器完成光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率；基于目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得总功率的相应的比率，每个比率被用于多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器；以及根据多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的总功率的相应的比率设置多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率。

虽然本文所示出和所描述的技术被实施在一个或多个具体的示例中，但是由于在不偏离权利要求的等同物的范围和区间的情况下可以做出各种修改和结构改变，它不旨在受到所示出的细节的限制。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

针对耦合在第一节点与第二节点之间的光纤区段，在所述第一节点处的受控光源打开和所述第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得所述第二节点处的第一接收功率测量；

在所述第一节点处的受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至所述光纤区段的情况下获得所述第二节点处的第二接收功率测量；

基于所述第一接收功率测量和所述第二接收功率测量来计算参考拉曼增益；

基于所述参考拉曼增益、和由被用来获得所述第二接收功率测量的所述多个拉曼泵浦激光器使用的所述相应的参考功率水平之和，来计算所述多个拉曼泵浦激光器实现所述光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率；

基于所述目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得所述总功率的相应的比率，每个比率被用于所述多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器；以及

根据所述多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的所述总功率的相应的比率来设置所述多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率。

2.如权利要求1所述的方法，获得所述相应的比率包括从查找表中获取比率，所述查找表针对每个拉曼泵浦激光器映射目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜。

3.如权利要求1所述的方法，还包括在所述第一节点处的受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下获得所述第二节点处的噪声测量，其中计算所述参考拉曼增益进一步基于根据所述第一接收功率测量与所述噪声测量之间的差异的所述噪声测量，所述差异由所述第二接收功率测量来划分。

4.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述总功率包括计算所述目标拉曼增益与所述参考拉曼增益的增益比率，以及将所述增益比率与所述相应的参考功率水平的和相乘。

5.如权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一接收功率测量和所述第二接收功率测量利用所述第一节点处的单一波长受控光源来执行。

6.如权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一接收功率测量和所述第二接收功率测量利用输出多个光波长的信道梳的密集波分复用受控光源来执行。

7.如权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一接收功率测量和所述第二接收功率测量利用输出跨越拉曼放大所期望的波长范围的宽带光信号的宽带光源来执行。

8.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述总功率和获得所述相应的比率是在所述第二节点处或在与所述第二节点进行通信的控制器装置处执行的。

9.如权利要求1所述的方法，还包括：

在设置所述多个拉曼泵浦激光器的每一个拉曼泵浦激光器的功率之后：

获得新第二接收功率测量；以及

使用所述新第二接收功率测量来计算新参考拉曼增益；

将所述新参考拉曼增益与在设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的所述参考拉曼增益进行比较；

如果所述新拉曼增益不同于在设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的所述参考拉曼增益，则基于所述新参考拉曼增益获得新比率，并且基于所述新比率来设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率。

10.如权利要求9所述的方法，其中，获得新第二接收功率测量、计算新参考拉曼增益、以及进行比较被重复，直到所述新参考拉曼增益在预定余量范围之内等于先前迭代处的所述参考拉曼增益。

11.一种装置，包括：

拉曼放大器，所述拉曼放大器包括多个拉曼泵浦激光器，所述多个拉曼泵浦激光器被配置为将光拉曼泵浦功率以相应的多波长注入至光纤的第二端从而实现由所述光纤的第一端处的受控光源输出的光信号的拉曼放大；

光电二极管，所述光电二极管被配置为检测所述光纤的第二端处的功率；

控制器，所述控制器被耦合至所述光电二极管和所述拉曼放大器，其中所述控制器被配置为：

在所述受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得第一接收功率测量；

在所述第一节点处的受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下获得第二接收功率测量；

基于所述第一接收功率测量和所述第二接收功率测量来计算参考拉曼增益；

基于所述参考拉曼增益、和由被用来获得所述第二接收功率测量的所述多个拉曼泵浦激光器使用的所述相应的参考功率水平之和，来计算所述多个拉曼泵浦激光器实现所述光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率；

基于所述目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得所述总功率的相应的比率，每个比率被用于所述多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器；以及

根据所述多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的所述总功率的相应的比率来设置所述多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为通过从存储的查找表中获取所述比率来获得所述相应的比率，所述存储的查找表针对每个相应的拉曼泵浦激光器映射目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜。

13.如权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为在所述第一节点处的受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下获得噪声测量，并且所述控制器被配置为进一步基于根据所述第一接收功率测量与所述噪声测量之间的差异的所述噪声测量来计算所述参考拉曼增益，所述差异由所述第二接收功率测量来划分。

14.如权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为通过计算所述目标拉曼增益与所述参考拉曼增益的增益比率，以及将所述增益比率与所述相应的参考功率水平的和相乘来计算所述总功率。

15.如权利要求11所述的装置，其中，所述控制器还被配置为，在设置所述多个拉曼泵浦激光器的每一个拉曼泵浦激光器的功率之后：

获得新第二接收功率测量；

使用所述第二接收功率测量来计算新参考拉曼增益；

将所述新参考拉曼增益与在设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的所述参考拉曼增益进行比较；

如果所述新拉曼增益不同于在设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的所述参考拉曼增益，则基于所述新参考拉曼增益获得新比率，并且基于所述新比率设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率；

重复获得新第二接收功率测量、计算新参考拉曼增益、以及将所述新参考拉曼增益与先前迭代出的所述拉曼增益进行比较，直到所述新参考拉曼增益在预定余量范围之内等于所述先前迭代处的所述参考拉曼增益。

16.一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形计算机可读存储介质，并且当所述指令由处理器执行时，所述处理器可操作以：

针对耦合在第一节点与第二节点之间的光纤区段，在所述第一节点处的受控光源打开和所述第二节点处的不同波长的多个拉曼泵浦激光器关闭的情况下获得所述第二节点处的第一接收功率测量；

在所述第一节点处的受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平从而将相应的多波长的光拉曼泵浦功率注入至所述光纤区段的情况下获得所述第二节点处的第二接收功率测量；

基于所述第一接收功率测量和所述第二接收功率测量来计算参考拉曼增益；

基于所述参考拉曼增益、和由被用来获得所述第二接收功率测量的所述多个拉曼泵浦激光器使用的所述相应的参考功率水平之和来，计算所述多个拉曼泵浦激光器实现所述光纤区段中的目标拉曼增益所需要的总功率；

基于所述目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜，获得所述总功率的相应的比率，每个比率被用于所述多个拉曼泵浦激光器中的相应的一个拉曼泵浦激光器；以及

根据所述多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的所述总功率的相应的比率来设置所述多个拉曼泵浦激光器中的每一个拉曼泵浦激光器的功率。

17.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令可操作以获得所述相应的比率包括指令可操作以从查找表中获取比率，所述查找表针对每个拉曼泵浦激光器映射目标拉曼增益和目标拉曼增益倾斜。

18.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，还包括指令可操作以在所述第一节点处的受控光源打开和所述多个拉曼泵浦激光器打开至相应的参考功率水平的情况下获得所述第二节点处的噪声测量，其中所述指令可操作以进一步基于根据所述第一接收功率测量与所述噪声测量之间的差异的所述噪声测量来计算所述参考拉曼增益，所述差异由所述第二接收功率测量来划分。

19.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令可操作以计算所述总功率包括指令可操作以计算所述目标拉曼增益与所述参考拉曼增益的增益比率，以及将所述增益比率与所述相应的参考功率水平的和相乘。

20.如权利要求16所述的计算机可读存储介质，还包括指令可操作以，在设置所述多个拉曼泵浦激光器的每一个拉曼泵浦激光器的功率之后：

获得新第二接收功率测量；

使用所述第二接收功率测量来计算新参考拉曼增益；

将所述新参考拉曼增益与在设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的所述参考拉曼增益进行比较；

如果所述新拉曼增益不同于在设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率之前计算的所述参考拉曼增益，则基于所述新参考拉曼增益获得新比率，并且基于所述新比率设置所述多个拉曼泵浦激光器的功率；

重复获得新第二接收功率测量、计算新参考拉曼增益、以及将所述新参考拉曼增益与先前迭代出的所述拉曼增益进行比较，直到所述新参考拉曼增益在预定余量范围之内等于所述先前迭代处的所述参考拉曼增益。